Explicación del sistema SCADA: El corazón de la automatización industrial

Los sistemas SCADA se han convertido en el guardián silencioso de casi todos los procesos de producción que hay detrás de las cosas que consumimos, desde los alimentos que tenemos en la mesa hasta los coches que conducimos y la energía que alimenta nuestro mundo. Es probable que en todas las fábricas haya un sistema SCADA trabajando entre bastidores para garantizar el buen funcionamiento, la supervisión en tiempo real y una toma de decisiones rápida y fundamentada.

Pero, ¿qué es exactamente SCADA y por qué es la columna vertebral de las plantas de fabricación modernas? En este artículo le explicaremos qué es SCADA, seguiremos su evolución, exploraremos sus componentes clave y le mostraremos cómo elegir el sistema adecuado para que su planta funcione como un reloj. Entremos de lleno.

¿Qué es SCADA?

SCADA son las siglas de Supervisory Control and Data Acquisition (control de supervisión y adquisición de datos), un término técnico que se ha convertido en el sustento de la automatización industrial moderna: un sistema de control formado por componentes de software y hardware que le ofrece un control total de sus operaciones. Imagínese poder ver todas las máquinas críticas, todos los procesos y todos los sensores en tiempo real desde la sala de control, o a kilómetros de distancia. Eso es SCADA.

En esencia, los sistemas SCADA se comunican directamente con la maquinaria de la planta, recopilan datos en tiempo real y los ponen a disposición de su equipo. Puede ver el rendimiento de los equipos, analizar las tendencias de los datos y detectar ineficiencias antes de que se conviertan en problemas graves. Los sistemas SCADA también facilitan la recopilación de datos en tiempo real y la toma de decisiones, por lo que resultan esenciales para gestionar equipos de control en ubicaciones remotas y mejorar la automatización y la eficiencia de las operaciones industriales. ¿Cuál es el resultado? Más eficacia, menos cuellos de botella y decisiones más informadas que repercuten en su cuenta de resultados. No se trata sólo de que las ruedas sigan girando, sino de optimizar todos los engranajes de la máquina.

SCADA comienza en la columna vertebral: los controladores lógicos programables (PLC) que recopilan datos de sensores y dispositivos de toda la planta. Estos PLC son los traductores, que hablan con objetos como máquinas de fábrica, HMI (interfaces hombre-máquina) y diversos dispositivos finales. Recopilan datos críticos -temperatura, presión, velocidad, etc.- y los envían a un sistema central donde pueden supervisarse, analizarse y actuar en consecuencia.

Este nivel de granularidad es lo que hace que SCADA sea tan esencial. No solo le permite ver lo que ocurre en sus procesos, sino que también le ofrece la información necesaria para predecir los problemas antes de que se conviertan en tiempos de inactividad.

Historia y evolución de SCADA

La historia de SCADA comienza a principios de los años 70, cuando la industria manufacturera experimentaba una gran transformación. El término SCADA nació en esa época y con él la tecnología que cambiaría la forma de supervisar y controlar los procesos industriales. Por aquel entonces, todo empezó con los ordenadores centrales, enormes máquinas que constituían el sistema nervioso central de los primeros sistemas SCADA. Estos mainframes permitían a las empresas automatizar algunas funciones básicas y recopilar datos críticos, pero seguían siendo aparatosos y estaban limitados por la tecnología de la época.

Primera generación

SCADA monolítico Los primeros sistemas SCADA se construían sobre ordenadores centrales en los que todo el procesamiento se realizaba en una sola máquina. Los datos se recogían, almacenaban y procesaban en el ordenador central y no había conectividad en red entre los distintos sistemas. Estos sistemas SCADA monolíticos eran autónomos y el alcance de la automatización se limitaba a los límites físicos de la instalación.

En ese momento, la única forma de controlar (y supervisar) la maquinaria era mediante el uso de circuitos de relés electromecánicos; cada motor o actuador tenía que encenderse y apagarse individualmente. Esto hacía que las fábricas necesitaran grandes armarios llenos de relés de potencia.

Segunda generación: El nacimiento de los PLC

Entonces llegaron los microprocesadores y los controladores lógicos programables (PLC), a mediados y finales de los años 70, y nació una nueva ola de automatización. La capacidad de unificar el control de procesos mediante PLC allanó el camino a los sistemas de supervisión centralizados y el panorama de SCADA empezó a cambiar. En los años 80 y 90, SCADA siguió evolucionando con el desarrollo de la tecnología de redes de área local (LAN) y la aparición del software de interfaz hombre-máquina (HMI) basado en PC. Estos sistemas SCADA distribuidos redujeron la huella de hardware y aumentaron las capacidades de comunicación para que los sistemas fueran más modulares, escalables y fáciles de usar. Los operarios ya podían controlar complejas operaciones de planta desde un ordenador de sobremesa. Desde entonces han surgido sistemas SCADA modernos que permiten acceder a los datos en tiempo real, mejoran la integración con otras infraestructuras informáticas, como bases de datos SQL, y ofrecen mejoras significativas en eficiencia, seguridad y fiabilidad.

Tercera generación: Sistemas SCADA en red

En los años 90, los sistemas SCADA empezaron a aprovechar las redes de área extensa (WAN) y podían comunicarse a larga distancia. Estos sistemas SCADA en red adoptaron una arquitectura de sistema abierto y protocolos de comunicación estándar que permitían la interoperabilidad entre dispositivos de distintos proveedores. Esto supuso un gran avance para sectores como el de la energía, el petróleo y el gas, que necesitaban supervisar líneas eléctricas o tuberías extensas y remotas. Ahora los datos podían enviarse a salas de control alejadas del lugar de operaciones y centralizar el control de sistemas distribuidos.

Al entrar en el siglo XXI, los sistemas SCADA adoptaron el análisis de datos en tiempo real, la computación en la nube y la conectividad global. Los sistemas actuales están muy lejos de los mainframes de antaño, y los datos fluyen desde la planta hasta las salas de control (y más allá) en tiempo real. De hecho, las plataformas SCADA modernas permiten la supervisión remota desde cualquier lugar del mundo, tanto si se está en la oficina como de viaje. Así, los responsables de fiabilidad ya no tienen que estar atados a sus puestos de trabajo para tomar el pulso a sus operaciones. Con unos pocos clics pueden ver el estado de los equipos, diagnosticar problemas y tomar decisiones sobre la marcha.

La próxima evolución de los sistemas SCADA

La próxima evolución de los sistemas SCADA viene marcada por el auge de las plataformas SCADA e IIoT basadas en la nube. Estas tecnologías están permitiendo pasar de los sistemas tradicionales locales a soluciones más flexibles, escalables y remotas. El SCADA basado en la nube permite acceder a los datos en tiempo real desde cualquier lugar, ofreciendo una visibilidad y un control sin precedentes de las operaciones. Junto con las plataformas IIoT, que integran una vasta red de sensores y dispositivos inteligentes, los sistemas SCADA están cada vez más conectados y ricos en datos. Esta evolución proporciona a las industrias una visión más profunda de sus procesos, lo que permite una toma de decisiones más rápida y una gestión proactiva de los equipos y recursos, al tiempo que reduce los costes de infraestructura y mejora la eficiencia operativa.

Componentes SCADA

En el corazón de todo sistema SCADA se encuentran sus componentes, cada uno de los cuales desempeña un papel fundamental en el control y la supervisión de complejos procesos industriales. Estos componentes trabajan juntos para ofrecer a los responsables de fiabilidad una visibilidad y un control totales de sus equipos a kilómetros de distancia:

1- Sensores y actuadores

Todo empieza en tierra, con sensores y actuadores. Ya se trate de temperatura, presión, caudal o velocidad del motor, los sensores recopilan y transmiten datos en tiempo real sobre el estado actual de los equipos y procesos mediante protocolos de comunicación como ModbusHART y Profibus. Los actuadores, a su vez, reciben órdenes del sistema de control mediante los mismos protocolos para ajustar los procesos físicos, como la apertura de una válvula o el arranque de un motor, garantizando que el sistema funcione dentro de los parámetros deseados.

2- Controladores lógicos programables (PLC) y sistemas de control de distribución (DCS)

Tanto los autómatas programables (PLC) como los sistemas de control de distribución (DCS) actúan como "cerebro" del sistema, pero difieren en escala y funciones. Los PLC, que suelen comunicarse a través de Modbus, Ethernet/IP o Profibus, se suelen utilizar para control discreto y son ideales para automatizar tareas localizadas, como el control de una sola máquina en una cadena de montaje. Los DCS, que suelen utilizar OPC-UA, Foundation Fieldbus o Modbus TCP/IP, están diseñados para procesos continuos y supervisan múltiples sistemas interconectados en una instalación más grande, como una planta química. Por ejemplo, mientras que un PLC puede controlar el arranque y la parada de motores en una línea de fabricación, un DCS gestionaría todo el proceso de producción continua de una refinería de petróleo, garantizando una coordinación perfecta entre los distintos subsistemas.

3- Unidades terminales remotas (RTU)

Como su nombre indica, este componente es habitual en aplicaciones remotas. Las RTU actúan como concentradores de datos dentro del sistema SCADA, colocados en plantas o emplazamientos remotos para recoger y transmitir datos de sistemas externos como sensores, actuadores y PLC. Las RTU se utilizan en diversos sectores y los protocolos de comunicación que emplean pueden variar en función de la aplicación específica:

• Fabricación: En entornos de fabricación industrial, las RTU suelen utilizar Modbus RTU o Modbus TCP/IP para una comunicación fiable entre las máquinas y los sistemas de control. Estos protocolos son ampliamente compatibles con los dispositivos industriales, lo que permite una integración perfecta con PLC y sensores en la planta.
• Petróleo y gas: Para la supervisión remota de oleoductos, cabezas de pozo y refinerías, DNP3 e IEC 60870-5-101/104 se utilizan habitualmente debido a su sólido rendimiento en comunicaciones a larga distancia y entornos difíciles. Estos protocolos garantizan la transmisión fiable de datos desde ubicaciones remotas a la sala de control, a menudo a través de amplias zonas geográficas.
• Gestión de agua y aguas residuales: DNP3 y Modbus se utilizan con frecuencia en los sistemas de gestión del agua por su capacidad para admitir la supervisión y el control remotos de bombas, válvulas y plantas de tratamiento. La fiabilidad y facilidad de implementación hacen que estos protocolos sean ideales para sistemas distribuidos como las instalaciones de agua y aguas residuales.
• Sector energético: El sector energético suele confiar en los protocolos IEC 60870-5-101/104 y DNP3, diseñados para ofrecer una alta fiabilidad y seguridad en las redes de transmisión y distribución de energía. Estos protocolos admiten la supervisión en tiempo real de subestaciones, transformadores y otras infraestructuras críticas en grandes redes de servicios públicos.

Las RTU recopilan datos en tiempo real de sensores y actuadores, los convierten a un formato adecuado para los sistemas SCADA y los transmiten a un software SCADA central o a una interfaz hombre-máquina (HMI) para su posterior procesamiento y control. Además, las RTU pueden enviar órdenes a los dispositivos de campo, lo que permite el control remoto de los equipos, incluso en operaciones de gran envergadura o geográficamente dispersas. Esto hace que las RTU sean esenciales para las industrias que requieren supervisión y control en tiempo real en entornos distribuidos.

3.1 IoT industrial Gateway (Opcional)

Industrial IoT Gateways puede ser un complemento opcional pero muy valioso de los sistemas SCADA. Estas gateways pueden conectarse directamente a cualquiera de los componentes antes mencionados -sensores/actuadores, PLC o RTU-, actuando como puente entre los equipos industriales y las plataformas basadas en la nube. Por un lado, pueden soportar protocolos industriales como OPC-UA, ModbusPROFINET, EtherNet/IP y BACnet, lo que garantiza la compatibilidad con una amplia gama de dispositivos y maquinaria. Por otro lado, transmiten datos mediante protocolos compatibles con la nube como HTTP y MQTTfacilitando un intercambio de datos seguro y eficaz entre el taller y la nube. Esta combinación permite la recopilación de datos en tiempo real, la supervisión remota y el análisis avanzado, lo que permite a las empresas optimizar las operaciones y aprovechar las soluciones basadas en la nube para el mantenimiento predictivo y la transformación digital.

4- Interfaces hombre-máquina (HMI)

Las interfaces hombre-máquina (HMI) actúan como capa interactiva entre los operarios y el sistema SCADA, proporcionando visualización en tiempo real de los datos recogidos de sistemas externos como PLC, RTU y sensores. Las HMI pueden estar situadas en una sala de control centralizada, donde los operarios supervisan y gestionan toda la instalación, o colocadas localmente junto a un PLC o proceso específico para su control in situ. En las configuraciones centralizadas, las HMI permiten a los operarios supervisar las operaciones de toda la planta y emitir órdenes a distancia. En configuraciones locales, permiten a los técnicos interactuar directamente con la maquinaria o procesos específicos en la planta de producción, ajustando parámetros o respondiendo a alarmas en tiempo real. Esta flexibilidad garantiza que los operarios tengan el nivel adecuado de control, tanto si gestionan toda la planta como si se centran en una sola máquina.

5- Software SCADA

Y, por último, las soluciones de software SCADA, como el software Ignition, son las que lo unen todo. Estas potentes soluciones recopilan, procesan y muestran datos de toda la planta, convirtiendo los datos brutos en información procesable. Mediante el análisis de tendencias, alarmas y datos históricos, el software SCADA ayuda a los operarios y directivos a tomar decisiones para mejorar la eficiencia, reducir el tiempo de inactividad y evitar problemas antes de que se conviertan en problemas. Es la torre de control de toda la operación, que le ofrece no sólo una visión de lo que está sucediendo ahora, sino el análisis predictivo para prepararse para lo que vendrá después.

Cada uno de estos componentes es fundamental para un sistema SCADA. Sin ellos, estaría volando a ciegas en un mundo basado en datos. Juntos hacen que su operación funcione como una máquina bien engrasada, con un mínimo de contratiempos y la máxima eficiencia.

Elegir el sistema SCADA adecuado

Elegir el sistema SCADA adecuado para sus operaciones es una decisión que repercutirá en la eficacia, la seguridad y el crecimiento a largo plazo de su planta. Con tantas opciones disponibles, es importante sopesar los factores clave que afectarán no solo al rendimiento inmediato, sino también a la escalabilidad y adaptabilidad del sistema a medida que evolucionen sus instalaciones.

Interfaz de usuario: Que sea sencilla

Una de las partes más importantes de cualquier sistema SCADA es la interfaz de usuario (UI). Si sus operarios no pueden navegar fácilmente por el sistema, de nada servirán todas las funciones avanzadas del mundo. Busque un sistema que tenga una interfaz de usuario limpia e intuitiva, cuadros de mando claros y una navegación sencilla. Cuando se disparan las alarmas o se necesitan ajustes rápidos, lo último que desea es una interfaz de usuario confusa y desordenada que ralentice la toma de decisiones.

Una buena interfaz SCADA permite a su equipo trabajar con eficacia, tomar decisiones en tiempo real y reducir los errores humanos, aspectos todos ellos fundamentales en entornos de alta presión.

Escalabilidad: Su sistema a prueba de futuro

Las operaciones industriales nunca son estáticas. A medida que su empresa crece, su sistema SCADA debe crecer con ella. La escalabilidad es un factor clave a la hora de elegir una plataforma SCADA. Tanto si añade nuevas instalaciones o líneas de producción, su sistema SCADA debe ser capaz de gestionar mayores cargas de datos, más sensores y nuevos procesos.

Un sistema que pueda adaptarse a los cambios futuros le evitará costosas actualizaciones o sustituciones en el futuro. Piense a largo plazo, no solo en sus necesidades actuales, sino también en cómo ve la evolución de sus operaciones en los próximos 5 a 10 años.

Compatibilidad: Integración con protocolos industriales

Su sistema SCADA tendrá que comunicarse con muchos dispositivos y máquinas de la planta. Es importante elegir un sistema compatible con protocolos industriales comunes como Modbus, DNP3 y OPC UA. La compatibilidad significa que su sistema SCADA puede integrarse con los equipos existentes y con cualquier tecnología nueva que pueda añadir.

Esta interoperabilidad también permite a su sistema extraer datos de múltiples fuentes, lo que le proporciona una visión holística de sus operaciones. Sin una compatibilidad adecuada, acabará encontrando costosas soluciones y datos fragmentados que ralentizarán la eficacia operativa.

Seguridad: Proteja su infraestructura

A medida que los sistemas SCADA se conectan a la web y a soluciones basadas en la nube, la seguridad se convierte en una prioridad absoluta. Asegurarse de que su sistema SCADA cumple las normas de seguridad exigidas por su departamento de TI no es negociable. Deberá preguntar a sus posibles proveedores acerca de sus protocolos de seguridad, estándares de cifrado, autenticación multifactor y cómo gestionan los parches o las vulnerabilidades.

En el mundo actual, un fallo de seguridad puede ser devastador, no sólo desde el punto de vista económico, sino también para sus empleados y el medio ambiente. Elija un proveedor que haga de la seguridad una parte esencial de su negocio y no una idea tardía.

Fiabilidad del proveedor: Un socio a largo plazo

Cuando se trata de SCADA, su relación con el proveedor no termina tras la instalación. La fiabilidad del proveedor es clave para el éxito a largo plazo de su sistema. Usted quiere un proveedor con un historial probado de sostenibilidad y atención al cliente. Debe estar a su lado para ayudarle con las actualizaciones del sistema, la resolución de problemas y las ampliaciones.

Investigue la reputación del proveedor en el sector, consulte casos prácticos y pida testimonios. Un proveedor fiable será un socio que le ayudará a evolucionar y mantener su sistema SCADA durante años.

Presupuesto: Planificar el crecimiento sin exagerar

Aunque es fácil decidirse por el sistema SCADA más avanzado del mercado, hay que equilibrar el presupuesto con las necesidades de la planta. Algunos sistemas pueden tener funciones excesivas para operaciones pequeñas. Optar por un sistema complejo y caro le acarreará costes innecesarios.

También hay que tener cuidado con los costes ocultos, especialmente los servicios profesionales. Los proveedores pueden cobrar más por modificaciones o ampliaciones. Infórmese bien de lo que costarán los servicios permanentes para poder presupuestarlos. Planificar el crecimiento sin comprometerse en exceso con un sistema que resultará demasiado caro con el tiempo es clave para ser ágil y evitar la dependencia de un proveedor.

Elegir el sistema SCADA adecuado es una decisión importante, pero con una planificación cuidadosa y teniendo en cuenta estos factores estará preparado para tomar una decisión que impulse la eficiencia operativa, proteja sus datos y se adapte a su negocio.

Opciones de software SCADA

Ignition SCADA: la opción moderna y flexible para los fabricantes

Ignition SCADA se ha convertido en una solución SCADA moderna para fabricantes por su flexibilidad y arquitectura abierta. A diferencia de los sistemas SCADA tradicionales, Ignition dispone de etiquetas, clientes y conexiones ilimitados, por lo que obtendrá la escalabilidad que necesita sin el coste que ello supone. Su moderna interfaz basada en web permite el acceso desde cualquier dispositivo, datos en tiempo real y control al alcance de la mano. Su diseño modular le permite empezar con poco y crecer a medida que lo necesite, así como integrarse con los sistemas y protocolos existentes, por lo que es la opción más flexible para los fabricantes que desean garantizar el futuro de sus operaciones.

Siemens SCADA - Simatic WinCC: Avanzado para industrias complejas

Siemens SCADA, en particular Simatic WinCC, es un sistema de supervisión y control de alto rendimiento y en tiempo real, por lo que es perfecto para grandes industrias complejas. Desde el sector farmacéutico hasta el energético, los sistemas SCADA de Siemens ofrecen una precisión inigualable con amplias funciones de visualización de procesos, adquisición de datos y mantenimiento predictivo. La integración de Simatic WinCC con los productos de automatización de Siemens crea un entorno sin fisuras en el que PLC, HMI y SCADA se comunican entre sí. Para plantas en las que el tiempo de actividad es crítico y el tiempo de inactividad puede costar millones, Siemens SCADA ofrece fiabilidad y funciones avanzadas para agilizar incluso las operaciones más complejas.

SCADA de Schneider: Una alternativa integral

Schneider Electric proporciona un sólido conjunto de soluciones SCADA y de telemetría, que ofrece componentes de hardware y software para optimizar el control y la supervisión. Su gama de hardware incluye unidades terminales remotas (RTU), controladores lógicos programables (PLC) y comunicaciones gateways, diseñados para integrarse perfectamente en los entornos industriales existentes. En cuanto al software, Schneider ofrece plataformas SCADA avanzadas como EcoStruxure, que permiten la adquisición de datos en tiempo real, la monitorización remota y el análisis predictivo, lo que permite a las empresas racionalizar las operaciones al tiempo que mejoran la gestión energética y la sostenibilidad. Con estas soluciones integrales, Schneider puede ser un socio de confianza para las necesidades actuales y futuras.

Wonderware SCADA: Probado para el control de supervisión

Wonderware, que también forma parte de la cartera de Schneider Electric tras la adquisición de Invensys en 2014, tiene un largo legado como proveedor de soluciones SCADA fiables para una amplia gama de industrias. Wonderware se ha convertido en una plataforma de confianza en sectores como el ensamblaje de automóviles, la alimentación y las bebidas, la energía y la gestión del agua. La adaptabilidad y facilidad de integración de Wonderware con los sistemas industriales la convierten en una solución de referencia para mejorar la eficiencia y la fiabilidad operativas.

SCADA AVEVA: SCADA en la nube para la Industria 4.0

SCADA AVEVA se ha consolidado como líder en soluciones SCADA basadas en la nube, impulsando la transformación digital en todos los sectores. En 2023, AVEVA fue adquirida por Schneider Electric, fortaleciendo la cartera de Schneider para ofrecer soluciones de fábrica inteligente. Con su enfoque cloud-first, AVEVA permite la supervisión y el control remotos, permitiendo a las empresas optimizar las operaciones desde cualquier lugar del mundo. Industrias como la energía, el petróleo y el gas, y la gestión del agua confían en el software SCADA de AVEVA para aumentar la eficiencia y la sostenibilidad.

VT SCADA: Un nombre para la supervisión y el control remotos

Aunque se trata de un actor menor, VT SCADA ha ganado cuota de mercado en sectores que requieren una sólida supervisión y control remotos, entre otros. Su sencillo modelo de licencia y su rendimiento fiable lo convierten en una opción popular para plantas de tratamiento de aguas, oleoductos y empresas de servicios públicos. VT SCADA está diseñado para ofrecer alta disponibilidad, con funciones como redundancia integrada y conmutación automática por error, de modo que los sistemas siguen funcionando incluso en condiciones adversas. Puede funcionar en entornos remotos y distribuidos con un mantenimiento mínimo, por lo que VT SCADA es la mejor opción para los sectores en los que la visibilidad remota en tiempo real es fundamental para la continuidad de la actividad.

Conclusión

Escalabilidad y flexibilidad: Las claves de la transformación digital

En el cambiante mundo industrial actual, la escalabilidad y la flexibilidad son algo más que palabras: son la base del crecimiento. Un sistema SCADA que pueda escalar con su operación significa que no está atrapado en la tecnología antigua cuando su negocio crece. Ya se trate de añadir nuevas líneas de producción, más dispositivos IoT o flujos de datos complejos, un sistema SCADA escalable debe ser capaz de gestionar las crecientes demandas sin sudar. La flexibilidad también es clave, ya que cada industria es diferente. La capacidad de adaptar el sistema a su flujo de trabajo operativo y de integrarlo con los protocolos existentes es la clave para que su estrategia de automatización esté preparada para el futuro.

SCADA en la nube: el complemento perfecto para los sistemas SCADA heredados

SCADA en la nube ya no es un concepto: se está convirtiendo en la nueva norma en el mundo industrial. Con acceso a los datos en tiempo real desde cualquier lugar del mundo, el SCADA en la nube proporciona una flexibilidad operativa sin precedentes. La nube elimina la necesidad de una infraestructura in situ, lo que reduce los costes de mantenimiento y aumenta la escalabilidad. A medida que crezca el Internet industrial de las cosas (IIoT), el SCADA en la nube dominará ofreciendo más seguridad, una integración perfecta con otras herramientas digitales y la agilidad necesaria para afrontar los retos de la fabricación moderna. Para los responsables de fiabilidad que deseen adelantarse a los acontecimientos, la transición a un SCADA en la nube podría ser el siguiente gran paso para optimizar tanto la eficiencia como la competitividad.